2022-2023学年高二物理竞赛课件：光器件

微电子器件基础 光器件 第 7 章 光器件 7.1 光学吸收 7.2 太阳能电池 7.3 光电二极管 7.1 光学吸收 7.1 光学吸收 7.1.1 从紫外区到红外区的电磁波谱图 7.1 光学吸收 7.1.2 光吸收特性 7.1.3 几种半导体的吸收系数 7.1 光学吸收 7.2 太阳能电池 7.2.1 太阳能电池的基本结构 7.2 太阳能电池 7.2.2 PN结的光生福特效应 P-N结光生伏打效应就是半导体吸收光能后在P-N结上产生光生电动势的效应。光 生伏打效应涉及到以下三个主要的物理过程： 第一、半导体材料吸收光能产生出非平衡的电子—空穴对； 第二、非平衡电子和空穴从产生处向非均匀势场区运动，这种运动可以是扩散运动，也 可以是漂移运动； 第三、非平衡电子和空穴在非均匀势场作用下向相反方向运动而分离。这种非均匀势场 可以是结的空间电荷区，也可以是金属—半导体的肖特基势垒或异质结势垒等。 7.2 太阳能电池 PN结能带图 7.2 太阳能电池 对于在整个器件中均匀吸收的情形，短路光电流可以用下式表示 式中 GL 为光照电子−空穴对的产生率 A 为P-N结面积 A（Ln+Lp）为半导体产生光生载流子的体积。 由上式可知短路光电流取决于光照强度和P-N结的性质。 7.2 太阳能电池 7.2.3 太阳能电池的I-V特性 太阳能电池的等效电路图 7.2 太阳能电池 典型的太阳能电池I-V特性曲线 $